二十一世纪以来，实时系统在军事、工业、商业等领域的应用越来越广泛，逐渐渗透到我们生活的各个角落，在一定程度上影响和改变着人们的生产及生活方式。与传统的计算机系统不同，实时系统的正确性不仅包括计算的逻辑结果，还关注得到计算结果的具体时间。如果实时系统中的任务在其时限前没有完成，可能会导致系统出错甚至造成灾难性后果。　　数控系统作为典型的一种实时系统，不仅需要保证系统的相关任务在确定的时间内完成，还要保证系统出现软件或硬件错误时，仍然能够正常运行。这就要求数控系统中的实时运算能够综合处理多种类型任务共存的混合任务集，同时具备一定的软硬件故障容错能力。本文根据现代数控系统的主要特点和功能需求，在工业控制实时理论及应用方面作了较为深入的研究。重点对容错及相关调度算法进行了研究，并通过实验验证了所提算法的有效性和可行性。　　本文通过对数控系统加工过程、特点及功能的分析，提出一种面向开放式数控系统的混合任务调度模型SBSSM。在此基础上，对数控系统的容错可生存性、软件容错调度策略和基于多处理器的实时调度策略等问题展开研究，提出数控实时系统容错可生存性分析框架、优先级可提升的实时调度算法、数控系统混合任务容错调度算法和面向多处理器的容错调度算法等实时调度方法。　　具体研究内容如下:　　1.通过分析数控系统的功能特点及系统中各种任务的不同特征，提出一种面向开放式数控系统的混合任务调度模型——基于服务器带宽共享的调度模型SBSSM。该模型以服务器调度算法为基础，采用带宽控制策略将CPU带宽在各种调度策略间进行分配，实现了CPU资源的均衡利用。针对数控系统中的混合任务，模型为非实时任务预留一定的带宽，在保证硬实时任务及时完成的基础上，根据系统实际运行情况，通过动态调整软实时任务的带宽，来调节此类任务的QoS，最终实现硬实时、软实时和非实时任务的混合调度，为数控系统中多任务运行提供了更为灵活的调度方式。　　2.通过对容错技术和数控系统中故障种类的分析研究，结合1中所提出的混合任务调度模型SBSSM的特点，提出了针对数控实时系统的容错可生存性分析方法，并根据系统实时性的特点，在定量分析中引入了容错实时响应能力等指标。通过容错抵抗能力、容错恢复能力和容错响应能力的量化结果，对数控实时系统的可生存能力进行评测。　　3.分析控制系统中任务的类型和硬实时、软实时任务的特点，提出基于优先级可提升的实时调度算法;根据软件容错模型的特征，在BCE算法的基础上，将常用的调度算法应用于任务替代部分的逆向调度和主部分的正向调度，并通过实验分析比较各种调度组合的性能，在此基础上，从提高主部分执行率方面改进了BCE算法的不足，提出数控系统中混合任务集容错调度算法HTFT。仿真实验结果显示了所提算法的有效性。　　4.根据多处理器系统特点，提出一种基于主副版本的改进的FTRMBF调度算法——PR-FTRMBF(PrimarycopyReassignedFaultTolerateRMBest-Fit)算法。同FTRMBF等已有的调度算法不同，当没有处理器分配给当前副版本时，所提出的算法以回溯的方式重新分配主版本。PR-FTRMBF在保证系统实时性能和容错能力的前提下，显著提高了系统任务的可调度性。仿真实验表明，与FTRMBF算法相比，PR-FTRMBF算法在调度不同负载情况的任务集时，均节省了处理器数目。　　本课题的研究内容源自将实时调度和容错技术应用于数控系统时所遇到的现实问题，具有一定的理论价值和实际意义。所提出的模型和方法对数控系统的应用及设计具有一定的指导作用，为提高数控系统实时性能、容错能力，使数控加工向高速、高精方向发展提供了必要的支持。